植物及其功能所必需的大量元素

氮是蛋白质的主要成分。植物细胞的细胞质、细胞核和酶的组成都离不开蛋白质。除了蛋白质，作为遗传物质的核酸和构成生物膜的磷脂也含有氮。同时，氮还是几种具有重要生理功能的物质的成分，如参与光合作用的叶绿素、参与生长发育调节的植物激素——吲哚乙酸、细胞分裂素等。可见氮在植物生命活动中占据首要地位，被称为生命元素。植物缺氮时，蛋白质等含氮物质的合成过程明显减少，细胞分裂和伸长受到限制，叶绿素含量降低。结果植物又矮又瘦，叶子颜色也小。因为氮在植物中可以重复利用，缺氮时幼叶从老叶中吸收氮，所以说明老叶容易变黄干枯。如果植物体内的氮过量，就会用大量的碳水化合物来合成蛋白质、叶绿素等物质，使细胞壁中的纤维素和果胶大大减少。所以细胞又大又薄。易受病虫害侵袭。同时，茎的机械结构不发达，容易倒伏。磷与植物中的其他有机物质结合形成磷脂、核酸和辅酶。磷脂是生物膜的基础，核酸是细胞核和细胞质的主要成分，辅酶可以参与许多重要的代谢过程。所以磷也是生命元素。磷与氮营养密切相关。植物缺磷时，蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成减少，影响细胞分裂，植物芽和根尖生长缓慢，导致叶片小，分枝少，植株明显矮小。但叶子是深绿色的，这可能是因为叶子生长缓慢，叶绿素相对增加的缘故。因为磷是细胞分裂和分生组织生长所不可缺少的，所以植物苗期缺磷更为明显。硫参与植物中胱氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸的形成。由于大多数蛋白质含有含硫氨基酸，所以硫也是原生质的一种成分。同时，硫也是代谢活动的参与者，参与调节氧化还原过程、呼吸作用以及细胞内某些物质的合成和转化。因此，硫在植物中起着广泛的生理作用。植物缺硫时，含硫氨基酸的合成减少，蛋白质含量降低，叶绿素的形成也会受到相应的影响。植物缺硫的症状是叶子黄绿色。与氮、磷、硫不同，钾不参与植物体内有机质的组成，主要以离子状态存在。钾是新陈代谢中许多酶的激活剂。植物体内碳水化合物的形成和运输离不开钾；钾还与蛋白质代谢密切相关，能促进蛋白质的形成。钾还能增加原生质的水合程度，降低粘度，增强细胞的保水能力，维持细胞一定的张力。缺钾时，叶片呈红褐色斑点，叶缘和叶尖焦枯坏死，有时叶片卷曲萎缩。钾和氮一样，可以在植物中重复利用。缺钾时，幼叶可以从老叶中吸收钾。所以缺钾症状首先表现在下部老叶。此外，缺钾时，茎的节间变短，茎势弱，容易倒伏。在植物中，钙能与果胶结合产生钙粘液，钙粘液是细胞壁间皮不可缺少的成分。缺钙时，细胞壁形成受阻，影响细胞分裂，或细胞分裂不完全，使新的细胞壁无法形成，出现多核细胞，影响植物生长。钙和氮代谢密切相关，氮还原需要钙。钙在植物蛋白质的合成、碳水化合物的运输和有机酸的中和中起着重要的作用。镁是叶绿素的基本成分。镁缺乏时，叶绿素的形成受到阻碍，光合作用的功能也受到阻碍。镁也是许多酶的激活剂，被镁激活的酶有几十种。镁还能促进核糖体亚基的结合，从而维持核糖体结构的稳定，保证蛋白质的合成。镁可以在植物中重复利用，并可以转移到新的组织中。所以缺镁时，下部老叶上的叶子先变绿，然后逐渐枯死。